Chapter 1. VoIP의 이해
1876년 벨이 전기를 이용한 음성 통신을 처음 발명한 후 전화기와 전화망은 끊임없이 진화해왔습니다. 현재의 UC 및 Collaboration에 이르기까지 사용되는 수많은 통신 용어와 아키택쳐는 기존의 전화망을 기반으로 시작되었습니다. 이 장에서는 전화망의 구조와 전호번호 체계를 이해하고 VoIP 프로토콜들의 종류에 대해 살펴봅니다.
1. 전화망의 이해
PSTN (Public Switched Telephone Network)은 대형 회로 스위치형 네트워크로 각 가정의 전화기와 기업의 전화기를 연결합니다. 가입자 선로까지 유지하는 우리나라의 전화 통신회사는 KT와 SKBB로 한 때는 전화망 가입자가 2,000만이 넘었습니다.
하이마트에서 전화기를 사서 집으로 연결된 전화선을 연결하고, KT나 SKBB에 개통을 요청하면 통화가 가능합니다. 집에서 부터 전화국까지 그리고 전화국과 전화국이 어떻게 연결되었는 지를 간단하게 살펴보겠습니다.
집이나 사무실의 전화기는 보통 RJ-11 케이블로 벽속의 커넥터에 연결하면 전화기가 정상적으로 동작한다는 의미로 “웅”하는 톤소리를 들을 수 있습니다. 전원를 연결하지 않아도 전화 톤소리를 들을 수 있는 것은 전화국의 교환기가 전원을 공급하기 때문입니다.
전화 케이블을 따라 가보면 일정한 지역이나 구획별로 IDF (Intermediate Distribution Fram) 단자함을 만납니다. 건물로 치면 각 층에서 사용하는 전화선은 층간 IDF 단자함에 모여서 지하에 있는 큰 단자함으로 연결됩니다.
IDF의 단자들은 모여서 전화국의 지하의 MDF (Main Distribution Frame, 주배선관) 실과 연결됩니다. MDF는 전화국의 전화 교환기와 가입자 전화선로를 연결시켜 주는 역할을 하며, 사람들이 직접 일일히 연결할 수 밖에 없는 일이며 은어로는 "짬빠를 쏜다"라는 표현을 씁니다.
각 지역 전화국은 보통 가입자를 수용하기 용이하도록 지역의 중심에 자리잡고 있습니다. 도시의 한쪽에 치우쳐 있다면 전화선의 물리적 거리가 멀어지게 되므로 초기 투자비용이 많이 발생하게 됩니다.
MDF를 지나면 교환기와 연결됩니다. 교환기는 전화 통화를 교환해주는 장비로 지역 교환기, 가입자 선 교환기, CO (Central Office)라고 합니다. 교환기는 사용 용도에 따라 데스크탑 컴퓨터만한 것에서 부터 방 전체를 채우는 것까지 천차만별입니다만, 주요 구성품은 거의 비슷합니다.
내선카드
가입자 회선을 수용하는 역할을 하며, 각 가입자의 전화번호를 가지고 있습니다. 전화기나 팩스가 직접 PBX와 연결되도록 합니다.국선카드 (트렁크 카드)
PBX 내의 가입자간 연결은 PBX 자체에서 연결할 수 있지만, PBX와 PBX를 연결 시켜야 하는 경우에 이용도됩니다. 흔히 T1 또는 E1 카드가 있습니다.
선로에 대해 설명하였으므로 전화기와 교환기 사이에 일어나는 일을 짚어보겠습니다. 전화국의 교환기의 가장 큰 역할은 전화기를 서로 연결해 주는 역할을 합니다. 전화기에서 전화번호를 누르면 PBX가 전화번호를 인식하는 방식에 따라 DTMF와 Pulse 방식으로 나뉩니다. 현재 사용하는 DTMF (Dialtone multifrequency) 전화기는 두 개의 주파수를 이용하여 시그널을 전송하므로 PBX가 정확하게 인식할 수 있습니다. 교환기는 인식한 전화 번호를 기반으로 차례로 스위치를 닫아서 전화를 걸고자 하는 상대방의 가입자 선에 접속하게 해줍니다.
이제 전화기에서 지역번호를 포함한 전화번호를 누르는 경우를 가정해 봅시다. 즉, 시외통화의 경우 다른 교환기와 연결되어야 합니다. 교환기는 다이얼한 번호를 보고 시외인지 시내인지를 식별하게 되고, 다른 도시의 교환기로 통화로를 연결합니다.
가입자 전화선을 수용하지 않고 교환기와 교환기를 중계하는 기능을 가진 교환기를 Tandem Switch 또 중계 교환기라고 합니다. 전문적인 용어로 교환기의 역할과 계위에 따라 가입자 수용 교환기를 Class 5 교환기, 중계 교환기를 Class 4교환기라고 합니다. 이름에서 보듯이 상위 Class 도 존재합니다. 예를 들면 Class 3 교환기는 Class 4 교환기들을 중계해주는 시외 중계 교환기 같은 것이 있지만, 굳이 따로 구분하지 않고 Class 5와 Class 4로 교환기를 구분합니다.
2. PBX와의 연동을 위한 트렁크 이해
가정을 위한 전화 서비스는 전화국의 PBX에 직접 연결되지만, 빌딩이나 일반 기업 내의 전화 서비스를 위해서는 PBX가 건물이나 기업의 통신실에 위치합니다. 전화기에서 시작한 전화선은 IDF와 MDF를 지나 PBX의 내선카드와 연결됩니다. PBX는 외부와의 통신을 위해 국선카드를 통해 전화국과 연결됩니다.
기업과 건물에 직접 PBX를 설치하면 수천대의 전화기를 위해 수천개의 전화선을 전화국까지 연결할 필요가 없으므로 비용효과적이고, 기업 내의 다양한 전화 부가서비스를 직접 구현할 수 있습니다. PBX가 기업이나 빌딩에 위치할 경우 전화국과 PBX를 연결해야 합니다. 기본적으로는 PBX와 PBX간의 연결을 트렁크연동이라 하며, 가장 많이 사용하는 공통선을 E1 트렁크라고 합니다.
우리나라는 E1 트렁크 연동을 가장 많이 사용하므로 UC 엔지니어는 E1 트렁크에 대해 기본적으로 알고 있어야 합니다. UC 엔지니어가 IP Telephony나 UC 구축 시에 Voice Gateway 와 PBX 연동을 항상하기 때문입니다.
E1은 32개의 채널로 이루어져 있으며 세부 채널 정보는 다음과 같습니다.
Time slot 0 : Framing 정보 교환
프레이밍 정보로 프레임의 시작 및 동기 신호를 교환Time slot 16 : Signaling 정보 교환
시그널링 정보로 호를 연결하기 위한 전화번호나 상태정보등을 교환합니다.나머지 slot : Media (음성 ) 교환
나머지 채널에는 실제 음성만을 전달합니다.
E1의 한 채널은 64Kbps의 PCM 음성이 전달될 수 있는 대역폭으로 64kbps*32 채널 = 2.048Mbps의 대역폭이 됩니다. E1 카드의 한 포트는 동시에 30개 호를 송수신 할 수 있습니다. 우리나라에서는 E1 트렁크에 대해서만 이해하면 되지만, 해외 연동을 할 경우에는 북미방식의 T1도 알아둘 필요가 있으로 E1을 기준으로 간단하게 비교한 표는 다음과 같습니다.
구분 |
T1 (ITU-T G.733) |
E1 (ITU-T G.723) |
샘플링 주파수 |
8 kHz |
8 kHz |
채널 대역폭 |
DS0 64Kpbs |
DS0 64Kpbs |
프레임당 채널 슬랏 |
24 |
32 |
bits per Frame |
24 * 8 +1 = 193 |
32 * 8 = 256 |
System Bit rate |
8000 * 193 = 1.544 Mbps |
8000 * 256 = 2.048 Mbps |
시그널링 채널 |
23번 채널 |
16번 채널 |
사용 지역 |
북미방식 |
유럽 방식 |
T1 / E1 은 모두 시분할 방식으로 전달하므로 하나의 프레임을 지속적으로 초당 8000개를 전송합니다. T1의 bits per Frame 에서 +1은 프레이밍 비트입니다.
PBX의 E1 카드도 시그널링 방식에 따라 E1 R2 와 ISDN E1 PRI 방식이 있지만, 이제는 E1 R2 방식을 거의 사용하지 않고 ISDN PRI 방식을 이용합니다.
3. E.164 주소체계
전화망(PSTN)의 주요 구성요소는 PBX (교환기)이며, PBX는 전화번호를 인식하여 목적지를 연결하는 역할해 줍니다. 우리가 전세계 어디라도 전화를 걸수 있는 것은 단지 물리적인 연결 구조 외에 논리적인 주소체계가 있기 때문입니다.
모든 전화국이 체계적으로 연결되기 위한 주소체계는 1996년 12월 31일을 기준으로 ITU-T E.164를 사용하도록 규정되었습니다. 이 번호 규정은 국제 통신에 사용하는 번호의 최대 자릿수를 12자리로 규정한 E.163 권고안에 추가적인 주소공간을 확보하기 위하여 국제 통신에 사용되는 번호를 최대 16자리로 확장하였습니다.
E.164 전화번호 체계를 이용하는 우리나라의 전화번호는 다음과 같은 체계로 구성됩니다.
CC (Country Code) : 국가 코드 (두자리)
AN ( Area Number) : 지역번호 (두자리 또는 세자리)
LN (Local Number) : 국번호 (세자리 또는 네자리)
SN (Subscriber Number) : 가입자 번호 (네자리)
전화를 걸 때 사무실에서는 4자리의 SN 넘버로만 통화하고, 같은 지역에서는 LN+SN으로 통화합니다. 시외로 전화를 걸떄는 AN+LN+SN 번호를 사용하고, 국제전화의 경우에는 CC 번호를 이용합니다. 통화 시도 시에 모든 번호를 누를 필요가 없는 이유는 PBX가 계층 (Hierarchy) 구조로 되어 있기 때문입니다.
4. VoIP의 태동
인터넷이 발달하면서 기존 전화망에 변화가 일었습니다. 인터넷과 데이터망이 급격히 증가하면서 기존 전화망 외에 인터넷 망을 이용하여 음성 통화가 가능한 방법을 연구하기 시작하였습니다. 품질도 좋고 안정적인 전화망을 두고서 왜 사람들은 국제 전화와 같은 장거리 통신을 인터넷이나 데이타망을 이용하려고 한 이유는 무엇일까요?
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2019/01/11 - [분류 전체보기] - 엔지니어를 위한 인터넷 전화와 SIP의 이해 - 드디어 세상에 나오다
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